In this thesis the focus is mainly on the development of segmentation techniques for human brain structures and of the visualisation of such structures. The images of the brain are both anatomical images (magnet resonance imaging (MRI) and autoradigraphy) and functional images that show blood flow (functional magnetic imaging (fMRI), positron emission tomography (PET), and single photon emission tomograpy (SPECT)). When working with anatomical images, the structures segmented are visible as different parts of the brain, e.g. the brain cortex, the hippocampus, or the amygdala. In functional images, the activity or the blood flow that be seen. Grey-level morphology methods are used in the segmentations to make tissue types in the images more homogenous and minimise difficulties with connections to outside tissue. A method for automatic histogram thresholding is also used. Furthermore, there are binary operations such as logic operation between masks and binary morphology operations. The visualisation of the segmented structures uses either surface rendering or volume rendering. For the visualisation of thin structures, surface rendering is the better choice since otherwise some voxels might be missed. It is possible to display activation from a functional image on the surface of a segmented cortex. A new method for autoradiographic images has been developed, which integrates registration, background compensation, and automatic thresholding to getfaster and more realible results than the standard techniques give.

In printed text, sound is a somewhat forgotten aspect. The recitation of text is vital in areas like poetry and oratory, but still has no distinct technique of being communicated. Emphasis of a word might be expressed through italics, but no canonic character set or system for vocal delivery of texts exists. With this essay we are creating a foundation for a development of such a character set or system. By studying existing visualisations of sound and comparing these with semiotic and perception-based theories we obtain useful insights for a prospective system for visualisations of vocal sounds. We conclude that the aspects of sound one wants to visualise must be carefully defined since the viewer cannot process infinite amounts of information. A sound visualisation system does not have to consist of multiple characters or signs to be effective, but had better be built around a strong code to manage the signs into a working system. Creating a context for the signs is also recommended in order to be able to compare signs with eachother.

Les ontologies modélisent la connaissance d'un domaine avec une hiérarchie de concepts. Cette thèse porte sur leur utilisation dans les Systèmes de Recherche d'Information (SRI) pour estimer la pertinence des documents par rapport à une requête. Nous calculons cette pertinence à l'aide d'un modèle des préférences de l'utilisateur et d'une mesure de similarité sémantique associée à l'ontologie. Cette approche permet d'expliquer à l'utilisateur pourquoi les documents sélectionnés sont pertinents grâce à une visualisation originale. La RI étant un processus itératif, l'utilisateur doit être guidé dans sa reformulation de requête. Une stratégie de reformulation de requêtes conceptuelles est formalisée en un problème d'optimisation utilisant les retours faits par l'utilisateur sur les premiers résultats proposés comme base d'apprentissage. Nos modèles sont validés sur la base de performances obtenues sur des jeux de tests standards et de cas d'études impliquant des experts biologistes.

Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches menées autour de l'analyse et la visualisation des logiciels, notamment les logiciels à objets, et en particulier Java. Très brièvement, on peut dire que le but de cette thèse revient à tenter de répondre à une question fondamentale: comment faire pour faciliter la compréhension du logiciel par ses développeurs et concepteurs ? Ce travail de recherche est basé en grande partie sur deux axes principaux. Le premier consiste à analyser l'exécution des programmes, non seulement au niveau de la méthode, mais bien au niveau du bloc de base, pour recueillir des données d'exécutions avec un maximum de précision comme par exemple les différents types d'instances sur les sites d'appels. Le second axe considère l'utilisation des informations apportées par notre analyse dynamique de l'exécution pour permettre la visualisation de ces données. En effet, ces informations offrent des détails intéressants sur le fonctionnement du programme et aident à expliquer le comportement du logiciel, aussi bien pour déceler les problèmes de performance que les problèmes de codages. Nous proposons une technique souple et efficace qui effectue une analyse dynamique de l'exécution de programmes Java. Nous introduisons ainsi une nouvelle technique et un nouvel outil permettant de recueillir des informations encore non proposées par d'autres analyseurs. Cette approche trace l'exécution précise des programmes tout en ayant une baisse des performances d'exécution acceptable, laissant le programme final utilisable. De plus, nous proposons et expérimentons une approche basé sur la visualisation des relations au sein d'une représentation du logiciel par une métaphore de ville. Nous introduisons une nouvelle technique de représentation des relations nommée "3D Hierarchical Edge Bundles" qui est basée sur une représentation 2D existante nommée "Hierarchical Edge Bundles". Cette approche conserve la puissance de visualisation du logiciel offerte par la métaphore de la ville tout en ajoutant la représentation des relations, et cela d'une façon lisible. Ces travaux sont validés entre autres par le développement d'un outil d'analyse nommé VITRAIL JBInsTrace et d'un outil de visualisation nommé VITRAIL Visualizer. Ces outils sont la base de nos recherche actuelles sur l'étude de l'exécution des programmes objets.

Visualising uncertainty information has been a research area for the past decade or so, and this thesis contains the results of an experiment that examines whether prior research on icon degradation for showing uncertainty can be used in a simulated aircraft cockpit environment. Using icon degradation has been suggested as being effective to combat overconfidence bias, as well as to accurately convey information about uncertainty. Two icon sets using icon degradation were taken from prior research, and one new icon set using shape change and colour change was created for comparison. Subjects flew a flight simulator while reading icons to evaluate the uncertainty displayed, and also evaluating their own confidence in their reading. The results show that shape change leads to much higher accuracy in reading icons, and slightly higher levels of confidence. Furthermore, icon degradation results in a higher variance in reading icons and an increase in errors when no time-pressure or distraction is present. This suggests that the suitability of icon degradation for showing uncertainty is questionable in all situations, and that other design approaches such as shape change should be considered. Furthermore, problems were uncovered in the prior research that the old icons were taken from, and these problems call into question the general approach used in that research. Keywords: Uncertainty visualisation, Naturalistic decision-making, NDM, Aviation, Aircraft cockpit, Decision support, Situation assessment, Threat assessment.

De plus en plus de logiciels sont développés par des équipes de développeurs travaillant de manière collaborative en parallèle. Les développeurs peuvent altérer un ensemble d'artéfacts, inspecter et in- tégrer le code de changements faits par d'autres développeurs. Par exemple, les corrections d'erreurs, les améliorations ou nouvelles fonctionnalités doivent être intégrées dans la version finale d'un logi- ciel et ceci à différents moments du cycle de développement. A un niveau technique, le processus de développement collaboratif est mis en pratique à l'aide d'outils de contrôle de versions (ex: git, SVN). Ces outils permettent aux développeurs de créer leurs propres branches de développement, faisant des tâches de fusion ou d'intégration de ces branches une partie intégrante du processus de développement. Les systèmes de versions de contrôle utilisent des algorithmes de fusion pour aider les développeurs à fusionner les modifications de leur branche dans le base de code commune. Cependant ces techniques travaillent à un niveau lexical, et elles ne garantissent pas que le système résultant soit fonctionnel. Alors que l'utilisation de branches offre de nombreux avantages, la fusion et l'intégration de mod- ifications d'une branche sur une autre est difficile à mettre en oeuvre du fait du manque de support pour assister les développeurs dans la compréhension d'un changement et de son impact. Par exemple, l'intégration d'un changement peut parfois avoir un effet inattendu sur le système et son comporte- ment menant à des bugs subtiles. De plus, les développeurs ne sont pas aidés lors de l'évaluation de l'impact d'un changement, ou lors de la sélection de changements à intégrer d'une branche vers une autre (cherry picking), en particulier lorsque ces branches ont divergé. Dans cette dissertation, nous présentons une approche dont le but est d'apporter des solutions à ces problèmes pour les développeurs, et plus précisément les intégrateurs. Cette approche se base sur des outils et solutions semi-automatisés aidant à de changements la compréhension à l'intérieur d'une branche ou entre branches. Nous nous attachons à satisfaire les besoins en information des intégrateurs quand ils doivent comprendre et intégrer des changements. Pour cela, nous caractérisons les changements et/ou séquences de changements et leurs dépendances. Ces caractérisations sont basées sur la représentation comme citoyens de première classe de l'historique du système et des changements approtés considérant les entités logicielles (ex: classes ou méthodes) et leurs relations plutôt que des fichiers et du texte comme le font les outils de con- trôle de versions. Pour cela, nous proposons une famille de méta-modèles (Ring, RingH, RingS et RingC) qui offrent une représentation des entités du système, de son historique, des changements apportés dans les différentes branches et de leurs dépendances. Des instances de ces meta-modèles sont ensuite utilisées par nos outils destinée à assister les intégrateurs: Torch, un outil visuel qui car- actérise les changements, et JET un ensemble d'outils qui permettent de naviguer dans des séquences de changements. Mots clés: programmation à objets; méta-modèles; historique et versions de programmes; vi- sualisation de programmes; fusion sémantique; analyse de programmes. Samenvatting Hedendaagse software is het resultaat van een collaboratief ontwikkelingsproces met meerdere teams van ontwikkelaars. Het doel van dit proces is om het toe te laten dat ontwikkelaars gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar kunnen werken. Hiervoor hebben ze toegang tot een gedeelde verzameling van artefacten die ze kunnen aanpassen, en hebben ze de mogelijkheid om de aanpassingen die an- dere ontwikkelaars maken aan de broncode te inspecteren en te integreren. Zo kunnen bijvoorbeeld bug fixes, verbeteringen en nieuwe functionaliteit tijdig geïntegreerd worden in een versie van een softwaresysteem. Op een technisch niveau wordt dit collaboratief ontwikkelingsproces ondersteund door versiecon- trolesystemen. Gezien deze versiecontrolesystemen het mogelijk maken voor ontwikkelaars om in hun eigen branch van het systeem te werken, zijn merging en integratie een volwaardig onderdeel van het ontwikkelingsproces geworden. Hiertoe bieden deze versiecontrolesystemen geavanceerde en geautomatiseerde merge-technieken aan die ontwikkelaars helpen om hun aanpassingen samen te voegen met de aanpassingen van andere ontwikkelaars. Echter, deze technieken garanderen niet dat het resultaat van dit samenvoegen tot een werkend systeem zal leiden. Alhoewel het gebruik van branching binnen het ontwikkelingsproces vele voordelen biedt, wor- den de hieraan verbonden taken van het invoegen en integreren van aanpassingen bemoeilijkt door een gebrek aan ondersteuning. Bijvoorbeeld, het integreren van aanpassingen kan een onverwachte impact hebben op het ontwerp of het gedrag van het systeem, wat dan weer kan leiden tot de intro- ductie van subtiele fouten. Bovendien wordt er aan ontwikkelaars geen ondersteuning geboden bij het integreren van veranderen die afkomstig zijn uit een andere branch van het systeem (het zogenaamde cherry picking), bij divergerende branches, bij het zoeken naar afhankelijkheden tussen aanpassingen, of bij het inschatten van de mogelijke impact van een verzameling veranderingen op het systeem. In dit proefschrift stellen we een techniek voor die bovenvermelde problemen aanpakt door on- twikkelaars - en in het bijzonder integrators - semi-automatisch te assisteren bij het integreren van aanpassingen, zowel binnen één branch als tussen verschillende branches. We leggen hierbij de klem- toon op het helpen van integrators om de informatie te verkrijgen die ze nodig hebben om aanpassin- gen aan de software te begrijpen en te integreren. Hiervoor maken we gebruik van een karakterisering van aanpassingen en van aanpassingsstromen (dit zijn een opeenvolging van aanpassingen binnen een branch), te samen met een karakterisatie van de afhankelijkheden tussen de aanpassingen. Deze karakteriseringen zijn gebaseerd op een eersterangs voorstelling van de historiek van een systeem en de aanpassingen die binnen deze historiek werden uitgevoerd. Deze voorstelling is gedefinieerd in termen van de feitelijke programma-entiteiten, in plaats van bestanden en tekst die integrators niet de noodzakelijke informatie verschaffen. Hiervoor bieden we een familie van meta- modellen aan (Ring, RingH, RingS en RingC) die een implementatie verschaffen van de voorstelling van programma-entiteiten, de historiek van het systeem, aanpassingen, en de afhankelijkheden tussen aanpassingen. Deze meta-modellen bieden ook de analyses aan om versies van een systeem te vergeli- jken, en om aanpassingen en afhankelijkheden te berekenen. Verder stellen we tools voor die, gebruik makende van instanties van onze meta-modellen, het mogelijk maken voor integrators om de karak-iv teriseringen van aanpassingen te analyseren. De visuele tool Torch en de verzameling van JET-tools, voorzien in de informatie die noodzakelijk is om assistentie te bieden bij respectievelijk het integreren van aanpassingen binnen één branch en tussen verschillende branches. Trefwoorden: objectgericht programmeren; meta-modellen; historiek en versies van pro- gramma's; visualisatie; semantisch mergen; programma-analyses

Je souhaite pouvoir explorer le graphisme, l'ergonomie et la visualisation de l'information dans la création de produits multimédias et partager mon expérience et le résultat de ces recherches, avec les interacteurs qui utiliseront cette oeuvre. Mais je veux aussi leur offrir une possibilité d'expression afin d'améliorer, par la suite, ma propre expérience sur ces sujets. Pour que cela soit possible, j'ai développé deux aspects distincts: ma recherche personnelle avec le moyen de la mettre à disposition pour exprimer mon besoin de création, et les procédés pertinents pour y intégrer une participation créatrice de l'interacteur. De ce fait, cette oeuvre est produite comme un outil, utile et attirant pour l'interacteur, qui intègre un système de collecte de l'information. « Tracks31 », se découpe donc en deux parties: Un outil Internet et un jeu « exploratoire » ou ludoéducatif. Au travers de ce document, je vais définir ces deux aspects du projet et bien d'autres éléments s'y rattachant. Pour résumer simplement ce qu'est tracks31, voici les phrases qui définissent l'oeuvre en elle-même et qui se retrouvent sur son site, ww.tracks31.com : « Träcks31 » est un outil simple pour créer, sauvegarder et partager vos navigations sur Internet. Vous pouvez démarrer une session de navigation maintenant, ou explorer celles qui existent et suivre les traces d'un utilisateur de « träcks31 ». Si vous voulez garder un historique de vos sessions de navigations, ou les modifier, vous pouvez créer ou utiliser un compte. « Träcks31 » est aussi une base de données universitaire pour la recherche sur les interfaces multimédias et la visualisation de l'information. Ces informations sont recueillies au travers d'une interface, qui vous permet de vous tester en jouant une session « träcks31 ». ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Ergonomie, Visualisation de l'information, Internet, Multimédia, Graphisme, Outil, Web 2.0, Exploration, Ludoéducatif, Tracks31, Session de navigation, Jeu, Création, Échange, Captation de données, Gestion de données, Architecture de l'information, Interfaces, Recherche.

Die effektive Erzeugung von Wissen ist eine der zentralen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Informations- und Kommunikationstechnologien, wie die Neuen Medien, durchdringen alle Bereiche des täglichen Lebens. Sie ermöglichen den Zugriff auf gigantische Datenmengen, die die Grundvoraussetzung für die Generierung von Wissen darstellen, aber gleichzeitig eine Datenflut bedeuten, der wir ohnmächtig gegenüberstehen. <br><br> Innerhalb der raumwissenschaftlichen Fachdisziplinen spielen die Neuen Medien für die Kommunikation von Sachinformation eine wichtige Rolle. Die internetbasierte Distribution von Karten, angereichert mit zusätzlichen Informationen in Form von Audiosequenzen oder Filmausschnitten, spiegelt diese Entwicklung wieder. Vor diesem Hintergrund erfolgt die Untersuchung der Frage, ob Neue Medien dazu genutzt werden können, raumwissenschaftliche Fachinhalte zu vermitteln. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob durch den Einsatz Neuer Medien in der Lehre ein Mehrwert für die Benutzer entsteht. Der Ausgangspunkt dieser Forschungsfrage besteht in der herausragenden Bedeutung von Visualisierung zur leicht verständlichen Darstellung komplexer Sachverhalte, sowie der entsprechenden Werkzeug- und Methodenkompetenz für die Nutzung Neuer Medien in den raumwissen-schaftlichen Disziplinen.<br><br> Die Grundlage für die Entwicklung von mehrwertigen Lernangeboten ist die Betrachtung von Lernen als Kommunikationsprozess zur Konstruktion von Wissen, was bedeutet, dass der Entwickler derartiger Angebote über Möglichkeiten zur Optimierung dieses Kommunikationsprozesses verfügt. Auf dieser Basis erfolgt eine Erweiterung des in den raumwissenschaftlichen Disziplinen verwendeten Kommunikationsbegriffs um den Aspekt der Lehre von Fachinhalten. Als relevante Ansatzpunkte für die Optimierung der Kommunikation von Fachinhalten werden die didaktische und die mediale Aufbereitung identifiziert. Diese können zum einen die Motivation der Lernenden positiv beeinflussen und zum anderen durch Wirkung auf die Wahrnehmung der Lernenden zu einem vereinfachten Verständnis beitragen. Im Mittelpunkt der didaktischen Aufbereitung steht die problemorientierte Vermittlung der Inhalte, d.h. sie werden anhand konkreter Problemsituationen aus der Praxis vermittelt und gelten deshalb als besonders anschaulich und anwendungsorientiert. Bei der medialen Aufbereitung steht die Verwendung einer Kombination aus Text und Graphik/Animation im Mittelpunkt, die darauf abzielt, das Verstehen komplexer Sachverhalte zu erleichtern.<br><br> Zur Überprüfung der Forschungsfrage haben Studierende raumwissenschaftlicher Studiengänge der Universität Potsdam das Lernangebot ausprobiert und anhand eines Fragebogens verschiedene Aspekte bewertet. Themenschwerpunkt dieser Evaluation waren die Akzeptanz, die Bedienbarkeit, die didak-tische und mediale Aufbereitung der Inhalte, die Auswahl und Verständlichkeit der Inhalte sowie die Praxistauglichkeit. Ein Großteil der Befragten hat dem Lernangebot einen Mehrwert gegenüber konventionellen Bildungsangeboten bescheinigt. Als Aspekte dieses Mehrwertes haben sich vor allem die Praxisnähe, die Unabhängigkeit von Zeit und Ort bei der Nutzung und die Vermittlung der Inhalte auf der Grundlage einer Kombination aus Text und interaktiven Animationen herauskristallisiert. / The effective generation of knowledge is one of the central challenges in the 21st century. Technologies of information and communication like the new media pervade all areas of daily life. They grant access to gigantic pools of data, which form the basic precondition for the generation of knowledge. At the same time, we often feel helpless in the face of this deluge of data.<br><br> New media play an important role in the communication of factual information within the geospatial sciences. Internet-based distribution of maps augmented with ancillary information such as audio sequences or film clips mirror this development. On this background the question whether new media can be used in order to communicate geospatial factual information is examined. The question, whether the application of new media in teaching forms an addition in usability for the user is of special interest. The outstanding significance of visualisation for the easily intelligible description of complex facts as well as the competence with tools and methods for the usage of new media within the geospatial sciences is the starting point of this research question. <br><br> The basis for the development of augmented learning materials is the consideration of learning as a process of communication in the construction of knowledge. This implies that the person developing those augmented learning materials has access to means with which to optimize this communication process. On this basis, the term „communication“ as used in geospatial sciences becomes augmented with aspects of the procurement of factual information within the teaching process. The didactic and the medial processing are identified as relevant starting points for the optimization of the communication of factual information. On the one hand, they can have a positive influence on students’ motivation to learn. On the other hand, their impact on the cognition of the learners can contribute to a better understanding. At the center of the didactic processing is the problem-based communication of the contents. They are being communicated on the basis of practical problem situations and therefore are classified as especially vivid and operationally oriented. In the medial processing, the use of a combination of text and graphics and/or animation is of central importance. It aims at an easier understanding of complex facts. <br><br> In order to collect data for the verification of this research question, students of geospatial sciences at the University of Potsdam have tested teaching offers in the form of web-based training units and evaluated its diverse aspects by means of a questionnaire. Focal points of this evaluation were usability, acceptance, didactic and medial processing of content and practicability. Opposed to conventional teaching offers, the majority of the interviewees claimed to benefit from the web-based training unit. As the main aspects of this benefit, students mentioned the independence of time and space in the usage and the communication of the content based on a combined use of text and interactive animations. <br> ----------<br> Das HTML-Dokument enthält die Lernsequenz "GIS in der Standortplanung". Die Anwendung wurde im Rahmen der Dissertation angefertigt und ist Teil der vom BMBF geförderten Lernumgebung geoinformation.net.

In der Neurochirurgie werden für die prä-, intra- und postoperative medizinische Bildgebung dreidimensionale Daten unterschiedlicher Modalitäten überlagert, segmentiert und visualisiert. Durch die Verknüpfung der multimodalen Daten erhofft man einen Informationsgewinn für Diagnose und Therapie. Dabei wird großer Wert auf die intuitive Handhabbarkeit und Verständlichkeit der Software gelegt. In einem neu entwickelten 3-D-Planungssystem wird insbesondere die Erfassung komplexer räumlicher Strukturen und die neurochirurgische Operationsplanung durch aktuelle 3-D-Interaktions- und Visualisierungstechnologien vereinfacht. Das Anwendungsspektrum des Systems wird durch die Entwicklung spezieller Algorithmen kontinuierlich erweitert, z. B. der automatischen Segmentierung und elastischen Registrierung von multimodalen Bilddaten, und kann somit an neue klinische Fragestellungen angepasst werden. / In neurosurgery, three-dimensional data from different modalities are registered, segmented and visualised for pre-, intraand post-operative medical imaging. A combination of the multimodal data sets provides additional information for the analyses of anatomic and functional correlations and for surgical planning. For routine use, it is important to design a software application that is simple and intuitive to use. A neurosurgical operation planning system is realised in combination with novel 3D-interaction and visualisation technologies. The development of additional functions, such as automatic segmentation and elastic registration, enhances the usability of the systems to approach further clinical objectives.

Performance analysis most often is based on the detailed knowledge of program behavior. One option to get this information is tracing. Based on the research tool PARvis, the visualization environment VAMPIR was developed at KFA which now supports the new message passing standard MPI. VAMPIR translates a given trace file into a variety of graphical views, e.g., state diagrams, activity charts, time-line displays, and statistics. Moreover, it supports an animation mode that can help to locate performance bottlenecks, and it provides flexible filter operations to reduce the amount of information displayed. The most interesting part of VAMPIR is the powerful zooming feature that allows to identify problems at any level of detail.